660V配电系统中电阻柜的电阻值选择的探讨

660V配电系统中电阻柜的电阻值选择的探讨

王坤张文杰

（中煤邯郸设计工程有限责任公司河北邯郸056001）

摘要：随着660V配电系统在选煤厂大规模推广使用，如何合理的选择中性点接地电阻柜的阻值，经常摆在工程技术人员的面前，本文对接地电阻柜的设置目的、电阻值的计算、选择方法进行了探讨，为电阻值的计算、选择提供了参考。

关键词：660V接地电阻IT系统

660V配电系统在上世纪70年代在煤矿系统中推广成功，近年来为了实现煤炭行业的节能减排，国家在大中型选煤厂全面推广使用。380V提高到660V，对于低压配电系统的电气设备、缆线的绝缘并无明显影响，设备材料成本并无明显增加，电压提高后，供电线路的电流减小，电缆的截面积减少，电缆的投资成本降低；同时电流减小也可以有效的减少电缆线路上的损耗，降低线路压降，延长供电距离，变电所的供电范围加大，这样变电所的设置数量可以减少，配电系统的结构可以简化，达到节能降耗的目的。

配电系统的电压提高后，单项接地电流会相应的增大，为了减小单项接地故障带来的危害，660V配电系统采用的并不是380V配电系统所常用的TN系统，即中性点直接接地系统，而是采用的IT系统，即中性点经电阻（消弧线圈）接地系统，其变压器的中性点需经电阻串联后再与接地装置连接。由于变压器的中性点串联了电阻或电抗，增加了单项接地回路的阻抗，因此可以有效的限制单项接地电流的大小。与消弧线圈相比，使用电阻接地具有经济、易调节、适应性强等特性，在实际的工程项目中被普遍采用，但如何合理的选择接地电阻柜的阻值依然值得我们进一步探讨。

根据《煤矿电工手册-矿井供配电》和《工矿企业660V供电》中的说明,中性点经电阻接地而没有与煤矿井下一样采用不接地系统的目的：一是抑制单相电弧接地时的过电压值提高运行安全；二是适当选择中性点接地电阻，可以增加故障点的零序电流，实现有选择性地选择故障支路，在低压系统可以比较简单地实现有选择的漏电保护。由此我们可以明确,中性点的接地电阻的作用是既要限制单相接地的电流不会过大造成危害,也要保证故障电流具备可选择性。所以在实际选择变压器的中性点接地电阻值时不但要考虑限制单相电弧接地时的过电压值大小，还要考虑增加故障支路的零序电流，从而躲开系统的容性漏电电流，为漏电保护动作信号提供可靠的空间。由此我们可以知道，接地电阻阻值的选择与正常漏电流大小关系密切。

下图为中性点经电阻接地的系统

其中RS–变压器中性点接地电阻(电阻柜的电阻值)

Rp–保护接地电阻

Ra、Rb、Rc–a、b、c相线路对地泄露电阻

Ca、Cb、Cc–a、b、c相线路对地泄露电容

Uo–变压器中性点电压

Ul–故障相电压

当系统正常运行时，660V系统为三相平衡系统，中性点电压Uo约为0V，中性点接地电阻Rs几乎没有电流通过，可以忽略不计，配电系统对地只有电缆的容性泄漏电流。一般选煤厂的配电室均靠近负荷中心，配电电缆长度都不会很长,通常250m的长度可以覆盖约90%的情况，虽然目前关于低压电缆的电容泄漏电流无计算公式，但可根据《工业与民用配电设计手册》（第三版）高压电缆单相接地电容电流的公式进行估算：

Ic=0.1*Ur（kV）*L（kM）（A）

则长度为250m的电缆其单相对地电容电流=0.1*0.66*0.25=0.0165A=16.5mA。即使电缆的长度达到350m(660V供电系统的最大适合距离),电缆单相对地电容电流=0.1*0.66*0.35=0.0165A=23.1mA，所以单回电缆的电容泄露电流在几十毫安的范围。由于目前变频器的普遍使用，低压配电系统内高次谐波电流含量较高，也会导致电流对地泄漏电流增大，为了提高供电的安全可靠性，同时也避免误动作，不宜使单相接地动作电流太小，一般不宜小于100mA。

对于中性点接地电阻值与短路电流的关系：

假使A相发生单相接地故障，此时A相对地电压变为零，而B、C相对地电压升高了倍，但A、B、C三相对称保持不变。由于三相对地电压之和不再为零，此时中性点零序电压Uo不再为零，

如果A相为金属性接地，Rh=0，则公式简化为U0=-UA，中性点电压变为相电压。

由于与中性点接地电阻相比电缆的电阻和电容很小，r可以认为就是电阻柜的电阻值。系统电压U变化较小，所以可以认为中性点接地电阻值主要与单项对地短路电流成反比关系，确定了单项短路电流的限制大小后就可以确定中性点接地电阻柜的阻值。。

如果配电系统较大，则系统的泄漏电流更大，目前没有准确的公式可以计算，准确值需进行专业测量得出，根据经验值一般取1~10A范围内。

考虑单项接地电流限制为1A时：r

=1140Ω可近似选择1000Ω

如果我们把接地电流限制调整为10A，则

=114Ω可近似选择100Ω

目前选煤工业使用的变频设备在逐渐增多，功率也在逐渐加大，对系统内的谐波干扰也越来越大，大量的高频谐波或使容性漏电增加，此为了能更好的适应现场的实际情况，我们可把电阻值设为可调，这样可以根据现场的实际情况进行调整。

结论：

1.配电系统的中性点的接地电阻是限制系统的单相接地电流并且保证故障电流的可选择性，而的不是作为接地接保护使用的，对接地故障保护主要靠良好的局部接地和较小的局部接地电阻（电阻值的选择满足RAId≤50V）来实现。

2.由于配电系统目前无准确的计算公式，建议在前期设计阶段在可能的情况下先对系统的泄漏电流进行测量，然后再计算接地电阻柜的阻值，如果无法测量系统的接地电流，可按1～10A估算。接地电阻柜选为阻值多档可调型，以便满足现场的实际情况。

参考文献：

1.《工矿企业660V供电》顾永辉煤炭工业出版社1997年6月第一版

2.《工业与民用配电设计手册》任元会中国电力出版社2005年10月第三版

3.《煤矿电工手册-矿井供配电》顾永辉煤炭工业出版社1998年4月第一版